Журнал «Вокруг Света» №10 за 2003 год - Вокруг Света

Несколько лет назад было обнаружено, что Земля движется по своей орбите вокруг Солнца, сопровождаемая не только Луной, но и еще по крайней мере четырьмя маленькими спутниками, которые даже во время минимального сближения с Землей расположены гораздо дальше, чем Луна, и видны только в очень сильные телескопы. Первым из таких объектов, названных квазиспутниками (то есть похожими на спутники, поскольку они совершают свои обороты не вокруг самой Земли, а вокруг земной орбиты), стал астероид (3753) Круинье, который движется вокруг Солнца по одной орбите с Землей, но по спирали, описывая протяженные «пируэты» вокруг Земли. Плоскость его орбиты сильно наклонена к земной, поэтому столкновение с ним нам не угрожает – в моменты пересечения с орбитой Земли он находится либо выше, либо ниже нее. Минимальное расстояние между Круинье и Землей составляет 15 млн. км, что в 40 раз больше, чем расстояние до Луны. Этот астероид движется по обширному пространству между орбитами Меркурия и Марса, но «осью» его перемещений в космосе служит орбита Земли, вокруг которой он делает один виток в год и постепенно, за десятилетия проходит путь в виде спирали, «намотанной» вокруг орбиты Земли. За последние 5 лет были открыты еще три астероида, находящиеся в подобном же динамическом резонансе с Землей. Полагают, что из-за близости к Земле и движения по орбитам, сходным с земной, такие «неправильные» спутники могут стать первыми кандидатами для полетов с целью добычи на них полезных ископаемых, если, конечно, они там окажутся.

Галерея портретов

Ни один из астероидов, кроме яркой Весты, невозможно увидеть с Земли невооруженным глазом, а большинство из них настолько малы, что определить их размеры и форму чрезвычайно трудно даже в сильный телескоп – ведь расположены они от Земли дальше, чем Марс. Поэтому, чтобы детально рассмотреть строение поверхности астероидов, надо подобраться к ним поближе. И это уже неоднократно было сделано с помощью автоматических станций. Первое достоверное представление о том, как выглядит поверхность небесного тела, сходного по размерам и плотности с астероидами, дали снимки Фобоса и Деймоса, полученные в 1972 году с американской станции «Маrinег-9». Эти спутники Марса считаются «заблудившимися» астероидами, проходившими вблизи планеты, попавшими в поле ее притяжения да так и оставшимися навсегда на орбитах вокруг Красной планеты. Впоследствии более подробные снимки Фобоса были переданы на Землю американской AC «Viking» и советской «Фобос-2». Оказалось, что форма Фобоса вытянутая, а его размеры составляют 27x21 км. В 1990-х годах космические станции были направлены и к «настоящим» астероидам. Причем большинство из них встречались с астероидами «попутно». Американская станция «Galileo» по дороге к Юпитеру пролетела вблизи Гаспры и Иды, обнаружив у Иды спутник названный Дактилем, – первый достоверно установленный спутник астероида. Итало-европейско-американская станция «Cassmi» на своем пути к Сатурну сфотографировала не большой (диаметром 15—20 км) астероид Мазурский, впервые определив его размеры. Направлявшиеся на встречу с кометами американские зонды «Deep Space 1» и «Stardust» прошли вблизи астероидов Брайль и Аннафранк, передав на Землю их фото.

Сейчас точно определены параметры орбит почти 66 000 астероидов. Каждый из них имеет свой порядковый номер, присваиваемый Международным астрономическим союзом. Почти у 11 000 из них есть собственные названия, перед которым, чтобы не запутаться, астрономы всегда указывают еще и порядковый номер: (1) Церера, (2) Паллада, (3) Юнона, (4) Веста и так далее. В последнее время в связи с совершенствованием методов астрономических наблюдений количество открытых астероидов растет в геометрической прогрессии, удваиваясь каждые 2 года, а вот присвоение новых названий идет с «постоянной скоростью» – примерно 1 200 названий в год.

Особая миссия

Для американской станции NEAR «встреча» с астероидом (433) Эрос была главной целью полета, попутно же станция прошла еще и возле астероида Матильда диаметром 52 км – крупнейшего из астероидов, исследованных с помощью космических станций. О цели полета говорило уже само название этой станции – сокращение от «Near Earth Asteroid Rendezvous»(«Встреча с околоземным астероидом»). Сначала станция пролетела вблизи Эроса, что позволило точнее определить параметры его орбиты и при следующей встрече с Эросом год спустя затормозиться и стать первым в мире искусственным спутником астероида. Уже во время полета станции было присвоено имя недавно погибшего в экспедиции по поиску метеоритов в австралийской пустыне американского планетолога Юджина Шумейкера – пионера геологических исследований Луны и планет, ученого, внесшего в последние годы громадный вклад в поиски околоземных астероидов. Станция стала называться NEAR-Shoemaker. После успешно проведенного очень детального фотографирования и получения глобальной карты поверхности Эроса было решено попытаться посадить станцию на астероид, хотя ни программа полета, ни конструкция самой станции этого не предусматривали. При плавном сближении станции с астероидом были получены уникальные снимки, показывающие, как выглядит поверхность этого малого небесного тела вблизи – различались детали размером до 1 см! Правда, ничего особенного там не оказалось – кратеры, камни и мелкозернистый грунт между ними, то есть примерно, как на Луне. Сев на поверхность Эроса, сила тяжести на котором в 1 500 раз меньше земной, станция NEAR-Shoemaker впервые провела исследования химического состава непосредственно на астероиде – были получены гамма-спектры, показывающие, какие химические элементы вносят основной вклад в состав грунта на Эросе.

Выстрел «HAYABUSA»

Чтобы взять образец вещества астероида и доставить его на Землю, требуется совершить довольно длительный космический полет. Поскольку и любой астероид, и Земля постоянно движутся по своим орбитам, то необходимо так рассчитать путь космической станции, чтобы она смогла встретиться с астероидом, взять образец грунта, а затем выйти на траекторию полета к Земле. Первая такая станция – «Hayabusa» («Сокол») – уже находится в пути, она отправилась в полет 9 мая 2003 года с японского космодрома Кагосима на острове Кюсю. Японская автоматическая станция должна впервые доставить на Землю образцы грунта с астероида. В качестве цели выбран открытый в 1998 году крошечный, диаметром около 0,5 км, безымянный астероид 25143, орбита которого расположена недалеко от орбиты Земли. Станция должна подлететь к астероиду в середине 2005 года и начать его изучение, находясь в параллельном полете на расстоянии 20 км. Через 3 месяца, собрав достаточное количество сведении об астероиде, станция начнет сближение с ним. Затем «Hayabusa» зависнет в 1 метре над поверхностью, не садясь на астероид, и выстрелит в него пулей массой несколько граммов. От выстрела частицы грунта будут выброшены вверх и попадут в раструб специального устройства, которое втянет их в расположенный внутри станции контейнер. В нем образцы грунта из разных районов и должны будут опуститься на парашюте при возвращении на Землю. При каждом «выстреле» (длительность касания– около 1 секунды) станция будет приближаться к астероиду, а затем вновь удаляться от него на прежнее расстояние. В конце 2005 года «Hayabusa» должна взять обратный курс к Земле. Посадка небольшого, диаметром 50 см, контейнера с образцами намечена на 2007 год – в пустынной южной части Австралии, на полигоне Вумера, где находится космодром. Не исключено также, что в ближайшее время на Землю будут доставлены образцы грунта и еще одного малого небесного тела, которое в прошлом, скорее всего, было астероидом, а теперь вращается вокруг Марса. Это один из марсианских спутников – Фобос. В задачу проекта космического полета по маршруту Земля – Фобос – Земля, разработанного Российской Академией наук, НПО им. С.А. Лавочкина и Научно-исследовательским центром им. Г.Н. Бабакина, входит доставка образца грунта с Фобоса. Запуск этого проекта, получившего название «Фобос – Грунт», также предполагается осуществить в 2005 году. После посадки на Фобос и закрепления на нем с помощью «сухопутного якоря» (устройства, напоминающего гарпун) намечено получить телевизионную панораму местности и по ней выбрать участок, откуда манипулятор возьмет образец грунта, чтобы поместить его в возвращаемую ракету, которая должна будет прибыть на Землю в 2008 году.

Закрепляться требуется, чтобы от толчков при работе грунтоотборного устройства случайно не улететь с Фобоса – ведь сила тяжести на нем почти в 1 200 раз меньше, чем на Земле.

Новая заря

Изучение астероидов, расположенных в их «родном доме» – в главном поясе между Марсом и Юпитером, – планируется NASA в рамках программы «Discovery», предусматривающей полеты сравнительно небольших и недорогих космических зондов. Весьма интересным обещает быть полет станции «Dawn» («Заря»), в ходе которого впервые будут исследоваться крупнейшие астероиды – Церера и Веста. Эти два астероида должны существенно различаться по своему составу, поскольку плотность Весты 4 г/см3 , а Цереры – лишь 2 г/см3 . Такие величины дают основания предполагать, что Веста целиком каменная (ее плотность чуть больше, чем у Луны), а Церера состоит из смеси каменных пород и льда в равных пропорциях Запуск станции «Dawn» предполагается произвести в 2006 году. Она должна прибыть к Весте в 2010-м и в течение года проводить исследования с орбиты вокруг этого астероида. Затем планируется перелет внутри пояса астероидов – к Церере, который займет еще около 3 лет. Выйдя на орбиту искусственного спутника Цереры, станция должна будет на протяжении года заниматься изучением этого астероида, после чего в середине 2015 года миссия ее будет считаться завершенной.